Änderung der PE-Einführung

Das Polymer PE wird aus einem Ethylenmonomer hergestellt. Die Oberfläche von PE ist inert und unpolar, was zu Bedruckbarkeit, Färbbarkeit, Hydrophilie, Haftung, antistatischen Eigenschaften, Kompatibilität mit anderen polaren Polymeren und anorganischen Füllstoffen führt. PE hat gute mechanische Verarbeitungseigenschaften. Geringe Verschleißfestigkeit, chemische Beständigkeit, Rissbeständigkeit gegenüber Umweltbelastungen und Hitzebeständigkeit schränken seinen Anwendungsbereich ein. Durch Veränderung kann seine Funktionalität verbessert und sein Anwendungsbereich erweitert werden.

Pfropfmodifikation als Technik der PE-Materialmodifikation

Pfropfmodifikation

Das gepfropfte Polymer verändert die Struktur des Ethylenskeletts kaum, während gleichzeitig polare Monomere mit unterschiedlichen Funktionalitäten auf die PE-Hauptkette aufgepfropft werden, wodurch die ursprünglichen Eigenschaften von PE erhalten bleiben und gleichzeitig neue Fähigkeiten eingeführt werden. Ein einfaches und doch effizientes Verfahren zur polaren Funktionalisierung von PE.

Die Lösungsmethode, die Schmelzmethode, die Festphasenmethode und die Strahlungspfropfung sind die wichtigsten Methoden zur Durchführung von Pfropfreaktionen.a

Lösungstechnik, Schmelzmethode, Festphasenmethode und Strahlungspfropfung sind die wichtigsten Methoden zur Durchführung von Pfropfreaktionen.

Lösungstechnik Verwendung eines Flüssigphasen-Reaktionsmediums, wie Toluol, Xylol, Chlorbenzol usw. Das Reaktionsmedium enthält gelöste Mengen von PE, Monomer und Initiator, und das System ist homogen. Der Pfropfprozess wird stark von der Polarität des Mediums und der Kettenübertragungskonstante des Monomers beeinflusst.

Festphasentechnik 2. Bei einer Reaktion kommen die Monomere, Initiatoren, Tenside usw. in direkten Kontakt mit dem PE-Pulver. Die Festphasenmethode hat gegenüber der herkömmlichen Umsetzungsmethode eine Reihe von Vorteilen, darunter eine geeignete Reaktionstemperatur, ein normaler Reaktionsdruck, die weitgehende Beibehaltung der physikalischen Eigenschaften des Polymers, ohne dass das Lösungsmittel zurückgewonnen werden muss, ein einfacher Nachbehandlungsschritt, eine hohe Effizienz und Energieeinsparungen.

3. Schmelzverfahren Die radikalische Copolymerisation findet in Gegenwart von gepfropften Monomeren statt, die dann auf die makromolekularen Polymerketten gepfropft werden. Im geschmolzenen Zustand entstehen durch die thermische Zersetzung des Initiators freie Radikale, die die makromolekularen Ketten in Gang setzen und freie Radikale erzeugen. kette zur Seite.

4. Strahlenpfropfung Bestrahlungstechniken, einschließlich -Strahlen, -Strahlen und Elektronenstrahlen, werden eingesetzt, um die Oberfläche von strahlengepfropften Materialien zu verändern. Die Idee ist, dass Polymere nach der Bestrahlung freie Radikale bilden, die dann mit anderen Monomeren gepfropft werden. Die Oberflächenmodifizierung wird durch einen Polymerisationsprozess erreicht. Die drei grundlegenden Techniken zur Modifizierung des Strahlenpfropfens sind Peroxid, Co-Bestrahlung und Vor-Bestrahlung.

Vernetzende Veränderungen

Die Vernetzungsmodifikation erhöht die physikalische und mechanische Festigkeit von PE sowie seine Widerstandsfähigkeit gegen Spannungsrisse, Korrosion, Kriechen und Witterungseinflüsse erheblich, was den Anwendungsbereich des Materials erweitert. Eine gängige Anwendung der PE-Vernetzung ist das auf dem Markt befindliche PEX (Aluminium-Kunststoff-Verbundrohr). Strahlenvernetzung, chemische Vernetzung und Silanvernetzung sind allesamt Arten der Vernetzungsmodifikation.

Strahlung 1. Polyethylen kommt während der Vernetzung in ein Strahlungsfeld. Hochenergetische Strahlen (vor allem Gammastrahlen, Röntgen- und Elektronenstrahlen usw.) können in festen Polymeren eine Reihe von aktiven Teilchen entstehen lassen. Diese aktiven Teilchen lösen dann eine Reihe von chemischen Prozessen aus, die zur Bildung einer vernetzten dreidimensionalen Netzwerkstruktur im Inneren des Polymers führen.

2. Vernetzung mit Chemikalien Die ungesättigten Stellen in PE-Molekülen dienen als aktive Zentren für die freien Radikale, die beim Abbau von Peroxiden oder Azoverbindungen entstehen. Diese aktiven Zentren werden durch Monomere miteinander verbunden, um chemisch vernetztes Polyethylen zu bilden.

Silan-Vernetzung: Nach dem Aufpfropfen auf die PE-Hauptkette wird das Silan, das ungesättigte Vinyl- und leicht hydrolysierbare polyfunktionelle Alkoxygruppen enthält, durch die Einwirkung von Wasser und Silanol hydrolysiert und zu -Si-O-Si kondensiert.

Polymerisationsmischung

1. Modifizierung der Copolymerisation Die Modifizierung der Copolymerisation von Polyethylen umfasst die Koordinationscopolymerisation, wie Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) und Copolymere von Ethylen mit 1-Buten und 1-Penten; die radikalische Copolymerisation von Ethylen, wie Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA); die ionische Copolymerisation, wie Ethylen-(Meth)acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Glycerylmethacrylat-Copolymer (EGMA) usw. Die Flexibilität der makromolekularen Kette kann durch das Copolymerisationsverfahren verändert werden, oder die ursprüngliche Gruppe kann eine reaktive funktionelle Gruppe erhalten, die als reaktiver Kompatibilisator wirken kann.

2. Änderung der Mischung Um die Zähigkeit, Schlagfestigkeit, Bedruckbarkeit und Ölsperreigenschaften von PE zu erhöhen, werden ihm zusätzliche Harze, Gummi oder thermoplastische Elastomere beigemischt.

①Änderung der PE-Mischung für hohe und niedrige Dichte. PE mit hoher Dichte hat eine hohe Festigkeit und geringe Zähigkeit, während PE mit niedriger Dichte weich und schwach ist. Durch die Kombination der beiden Materialien können PE-Werkstoffe mit unterschiedlichen Härtegraden hergestellt werden, indem die Vorteile des jeweils anderen genutzt werden. Aufgrund des Eutektikums zwischen LLDPE oder VLDPE und HDPE sowie eines Teils des Eutektikums mit LDPE wird durch die Zugabe dieser Materialien zum HDPE/LDPE-Mischsystem das Ziel einer Leistungssteigerung erreicht.

② Mischungseinstellung für PE und CPE (chloriertes Polyethylen). Nach der Verbindung von CPE und PE werden dem Gemisch Chloratome zugesetzt, die die Flammwidrigkeit von PE verbessern können. Durch die Wahl eines geeigneten Kompatibilisierungsmittels können Sie die Kompatibilität erhöhen und verhindern, dass die Leistung des Produkts durch andere Flammschutztechniken beeinträchtigt wird. Auch die Bedruckbarkeit und Härte von PE kann durch die Kombination von PE mit CPE erhöht werden.

③ Modifikation zur Kombination von PE und EVA . Die Kombination von PE und EVA (Ethylen-Vinyl-Acetat) wird wegen ihrer großen Flexibilität, Transparenz, hervorragenden Luftdurchlässigkeit und Bedruckbarkeit sehr geschätzt. Allerdings hat auch die mechanische Festigkeit des Produkts nachgelassen.

④ Gummi und PE werden modifiziert gemischt. Die Schlagzähigkeit von HDPE kann durch die Mischung mit Gummimaterialien (wie Butylkautschuk, Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk usw.) erheblich verbessert werden.

⑤Modifizierung der Mischung von Polyamid (PA) mit PE. Die Barriereeigenschaften von PE gegenüber Sauerstoff und Kohlenwasserstoff-Lösungsmitteln können durch die Beimischung von PA verbessert werden. Die Kompatibilität zwischen PA und PE ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Molekularstruktur gering. Durch den Einsatz von UV-Licht fügten Xu Xi und Kollegen polare Gruppen wie C=O, -COOH- und -OH in die Molekülkette von PE ein, das sie dann mit PA verschmolzen. Das Verfahren beinhaltet eine chemische Reaktion zwischen der eingefügten polaren Gruppe und der Amid- oder terminalen Amingruppe an der PA-Molekülkette, wodurch der Grenzflächenkontakt zwischen HDPE und PA verbessert wird.

Änderung der Füllung

Um die Rohstoffkosten für Kunststofferzeugnisse zu minimieren, das Ziel einer Gewichtszunahme zu erreichen oder die Leistung von Kunststofferzeugnissen drastisch zu verändern, werden bei der Füllungsmodifizierung anorganische Partikel in die thermoplastische Harzmatrix eingebracht. Dabei werden einige Eigenschaften beeinträchtigt, während andere stark verbessert werden.

Die Füllungsanpassung wird aus Diskussionsgründen in allgemeine Füllung und funktionelle Füllung unterteilt.

1. Änderungen der allgemeinen Füllung Die allgemeine Füllung beschränkt sich auf Änderungen der mechanischen Eigenschaften von PE. Calciumcarbonat, Talk, Kaolin, Bariumsulfat, Calciumsilikat und Siliziumdioxid sind Beispiele für anorganische Füllstoffe, die zum Füllen von PE verwendet werden. PE-Verbundmaterial mit Calciumcarbonat-Füllstoff kann die Produktkosten senken und gleichzeitig die Steifigkeit, Wärmebeständigkeit und Dimensionsstabilität verbessern. Allerdings ist die Grenzflächenhaftung zwischen dem unpolaren hochpolymeren PE und dem anorganischen Füllstoff Kalziumkarbonat schlecht, was die mechanischen und Fließeigenschaften des Materials beeinträchtigt. Durch die Zugabe eines Haftvermittlers oder die Ummantelung von Calciumcarbonat mit MPEW (Maleinsäureanhydrid-gepfropftes Polyethylen-Oligomer) kann die Grenzflächenhaftung verbessert werden. Zu den üblichen organischen Füllstoffen für PE gehören Fasern aus Holzmehl, Stroh usw.

2. Modifikation der funktionellen Füllung Funktionelle Füllung bezieht sich auf Modifikationen der Füllung, die die Auswirkungen von Kunststoffen auf Licht, Elektrizität, Magnetismus, Verbrennung usw. verbessern und nicht nur ihre mechanischen Eigenschaften verändern. Biologisch abbaubares Polyethylen, leitfähiges Polyethylen und flammhemmendes Polyethylen sind Beispiele für funktionell gefülltes Polyethylen.

①Biologisch abbaubarer Kunststoff: Nachdem PE dem Denaturierungsprozess unterzogen wurde, kann Stärke hinzugefügt werden, um Stärkekunststoff herzustellen. Da er Stärke enthält, kann er mikrobiell abgebaut werden, sobald er im Boden vergraben ist. Studien haben gezeigt, dass PE/Stärke-abbaubare Kunststoffe durch mikrobielle Sekundärmetaboliten abgebaut werden können und darüber hinaus von Mikroorganismen direkt als Kohlenstoffquelle genutzt werden.

②Leitfähiges Polyethylen: Durch die Kombination von isolierendem Polyethylenharz mit leitfähigen Füllstoffen (z. B. Ruß, Metallpulver) lassen sich neue funktionelle Materialien herstellen, die leitfähig sind. Diese Art von Material hat einen bedeutenden theoretischen Forschungswert und ein breites Spektrum an potenziellen Anwendungen, einschließlich antistatischer, leitfähiger, frei steuerbarer Oberflächenheizung, elektromagnetischer Abschirmung usw.

③Polyethylen, das Flammen widersteht: Die PE-Flammschutztechniken sind: ①Kombinieren Sie Halogen-Flammschutzmittel mit Antimontrioxid und setzen Sie sie ein. ②Zusatz von Tribrombenzol, organischer Säure und Ammoniumphosphat, zum Beispiel. ③Flammfeste anorganische Füllstoffe wie Al(OH), Mg(OH) und andere einarbeiten.

Verbesserte Modifikation

Als Verstärkungsmodifikation bezeichnet man die Modifikation der Füllung mit Verstärkungseffekt. Zu den für diese Modifikation gewählten Verstärkungsmaterialien gehören Glasfasern, synthetische Fasern, Whisker, usw. Die selbstverstärkende Modifikation wird aus Diskussionsgründen ebenfalls in diese Kategorie aufgenommen.

Veränderung, die sich selbst verfestigt. Bei dieser verbesserten Modifikation wird kein Füllstoff zugesetzt; stattdessen wird der Fließgeschwindigkeitsgradient der PE-Schmelze durch ein spezielles Formgebungsverfahren und einen besonders gestalteten Formfließkanal erhöht, was zu einer parallelen Ausrichtung der Molekülketten führt, die für die Begradigung von Kettenkristallen vorteilhaft ist. um das dem Material innewohnende Potenzial voll zu nutzen und Polyethylenprodukte mit mechanischen Eigenschaften zu schaffen, die technischen Kunststoffen ähneln. Da kein Füllstoff verwendet wird, muss die Kompatibilität von Polyethylen und Füllstoffen nicht berücksichtigt werden.

Modifiziertes, mit Glasfasern verstärktes Polyethylen. PE kann mit kostengünstigen, leicht zugänglichen hochfesten Glasfasern verstärkt werden, um seine mechanische Festigkeit und Wärmebeständigkeit zu erhöhen und es zu einem technischen Kunststoff zu machen. Forschungsergebnissen zufolge können die Glasfaseroberfläche und ihr Silan durch die Zugabe von Reagenzien für die Grenzflächenreaktion und die Pfropfung mit PE während des Verbundstoffprozesses chemisch interagieren oder sich vernetzen, was die Grenzflächenhaftung und die mechanischen Eigenschaften des Verbundstoffs erheblich verbessern kann.

Da sie weniger dick und leistungsfähiger als Glasfasern sind, können auch synthetische Fasern als verstärkende Füllstoffe verwendet werden. Polyacrylnitril, Polyamid, Polyvinylalkohol und aromatisches Polyamid sind Beispiele für synthetische Fasern, die zur Modifizierung von PE verwendet werden können.

Mit ihren Vorteilen wie hohe Festigkeit, hoher Modul, gute Wärmedämmung usw. und gute Kompatibilität mit der Matrix sind Whisker ein neuartiges Material, das auch als Verstärkungsmittel eingesetzt werden kann. Whisker aus Kalziumkarbonat, Kaliumtitanat und anderen Materialien werden häufig verwendet.

PE ist durch Nanopartikel verändert worden.

Materialien mit einer durchschnittlichen Teilchengröße unter 100 nm und einer Teilchengröße an der Grenze zwischen atomaren Clustern und makroskopischen Objekten werden als Nanomaterialien bezeichnet. Nanopartikel weisen eine Vielzahl einzigartiger physikalischer und chemischer Eigenschaften auf, die auf Oberflächeneffekte, Volumeneffekte usw. zurückzuführen sind. Mit ihren guten mechanischen, optischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften können Verbundwerkstoffe auf Polymerbasis aus Polymeren und anorganischen Nanopartikeln bedeutende Der Horizont der materialwissenschaftlichen Forschung ist die Entwicklung multifunktionaler neuer Materialien durch die Modifizierung von Polymeren im Nanomaßstab.

Mit Nanomontmorillonit modifiziertes PE, mit Nanozinkoxid modifiziertes PE, mit Nanoaluminiumoxid modifiziertes PE und mit Nanoton modifiziertes PE sind einige Beispiele für nano-modifizierte PE-Materialien.

Verwendungen von modifizierten PE-Materialien im nachgelagerten Bereich

Wird als Füllstoff für transparente PP- und PE-Folie, milchig-weiße Folie und bunte Folie in pe-modifizierten Kunststoffblasfolien verwendet.

PE modifizierter Kunststoffspritzguss: wird u.a. für PP, PE high-grade clear injection molding, Haushaltsgeräte, Elektroartikel, Badezimmerböden, Sportartikel, Geschirr, Handwerkzeuge, Spielzeug, Schreibwaren, Schuhmaterialien, Dinge des täglichen Bedarfs und medizinische Geräte verwendet. Füllstoffe für Waren in verschiedenen Farben

Füllmaterialien für Hohlblasflaschen für verschiedene Behälter des täglichen Gebrauchs: PE modifiziertes Kunststoffblasformen

Die Extrusion verschiedener Rollfolienschläuche, schwarzer PP-Schläuche, Füllstoffe für andere Kunststoff-Wasserrohre, Drähte und Kabel, Baumaterialien usw. sind alles Beispiele für das Extrusionsformen von pe-modifizierten Kunststoffen.

PE modifiziertes Kunststoffgewebe als Füllstoff für Ziehformen

Füllstoff für recycelte Pellets aus PE-modifiziertem Kunststoff